發動機壓縮比的定義

www.sail-shipping.com 來源：互聯網作者：俠名類別：汽車構造維修時間：2012-07-06

　　不論這輛車上所選裝的是汽油發動機還是柴油發動機，能保持穩定且適當的壓縮比才能使發動機的運轉得以平順和穩定。壓縮比的定義就是氣缸內活塞的最大行程容積與最小行程容積的比值，也等于整個活塞的運動行程上止點和下止點在不同行程位置的容積比值。目前，絕對大部分汽車采用所謂的“往復式發動機”，簡單地講，就是在發動機氣缸中，有一只活塞周而復始地做著直線往復運動，且一直循環不己，所以在這周而復始又持續不斷的工作行程之中有其一定的運動行程范圍。就發動機某個氣缸而言，當活塞的行程到達最低點，此時的位置點便稱為下止點，整個氣缸包括燃燒室所形成的容積便是最大行程容積，當活塞反向運動，到達最高點位置時，這個位置點便稱為上止點，所形成的容積為整個活塞運動行程容積最小的狀況，需計算的壓縮比就是這最大行程容積與最小容積的比值。
　　壓縮比與發動機性能的關系
　　我們都知道汽油發動機在運轉時，吸進來的通常是汽油與空氣混合而成的混合氣，在壓縮過程中活塞上行，除了擠壓混合氣使之體積縮小之外，同時也發生了渦流和紊流兩種現象。當密閉容器中的氣體受到壓縮時，壓力是隨著溫度的升高而升高。若發動機的壓縮比較高，壓縮時所產生的氣缸壓力與溫度相對地提高，混合氣中的汽油分子能汽化得更完全，顆粒能更細密，再加上渦流和紊流效果和高壓縮比所得到的密封效果，使得在下一刻運動中，當火花塞跳出火花時就能使得這混合氣在瞬間內完成燃燒的動作，釋放出最大的爆發能量，來成為發動機的動力輸出。反之，燃燒的時間延長，能量會耗費并增加發動機的溫度而并非參與發動機動力的輸出，所以我們就可以知道，高壓縮比的發動機就意味著可具有較大的動力輸出。
　　壓縮比越高發動機抖振越厲害
　　發動機的壓縮比越高，通常伴隨著的就是發動機工作時抖振會較明顯增大，即使是多缸發動機也是如此。在爆發點火時混合氣燃燒所產生的能量在瞬間釋放出來，相對的振動的力能也就較大，于是運輸動力也就較為明顯。另外是由于多缸發動機其動力的產生較為密集，所以直接的感覺較為輕微。至于其他直列式的四缸、三缸發動機，其動力產生的次數就沒有那么頻繁，再加上采用高壓縮比，其振動也就避免不了。然而有一點值得一提的是，既然如上所提到的現象，那么近代的高級轎車幾乎都屬于高壓縮比的發動機，即使是四缸發動機其抖動現象也不明顯，甚至有些車輛的發動機在運轉時，如不特別去注意甚至都感覺不到它是處于運轉狀態呢？因為這些車況的怠速運轉都經過專門的調校，將它的振動點恰當彌補。但你是否注意到發動機的轉速若提升到某一個轉速，車速升到某種速度運行時，車輛會有一個不可克服的共振區。因此調校技術的難度是相當大的。它需要我們不斷的探索和研究。
　　高壓縮比發動機的突破
　　壓縮比較高時，整個燃燒室的氣密效果也要加強，否則容易漏氣，耗損發動機的動力，并導致發動機機體的故障，如活塞環、氣門座圈……等的密封性變差。同時過多的混合氣進入曲軸箱內，會引起潤滑油的變質，因此PCV閥的作用無法消化太多的廢氣殘余氣體，因而采用高壓縮比設計的發動機必須得注意這些問題，也就是說它要使用彈性強度較大的活塞環。然而又遇到一個問題：潤滑油的使用，這關系著潤滑油膜的穩固、機油流動性及發動機氣缸的磨損和油料的經濟效益及駕駛員的正確操縱性……，都是工程設計和維修人員值得考慮的問題。尤其是現在的車輛，不論是油料消耗還是排放出來的廢氣污染物質，都有一套嚴格的管理標準。眾所周知，發動機氣缸的壓縮比高時，燃燒的溫度也相對的升高，則排放出來的廢氣中氮氧化合物的含量也就增加，這樣又引起污染問題，反之也會產生相互矛盾的關系。這些也令工程設計人員及維修技師們為尋找一個良好的數值范圍而不得不多次開發與實驗。正因如此，才需要更深地研究分析各種可能的狀況和不可能的情況，加以討論探求。
　　工作溫度與壓縮比的變化溫度在此時，也深深地關系著壓縮比的變化了。大家都知道壓縮比與燃燒溫度之間的密切關系，然而發動機的運轉都有一個合適且正常的工作溫度范圍，發動機的冷卻系統必須幫助整個發動機在適宜的溫度區域內工作，否則不論是太高或是太低的工作溫度都會使得發動機無法發揮真正的效率，更甚者，可能引起氣缸與活塞卡死而無法工作，此故障稱拉缸，所以冷卻系統的要求與作用是不言而喻的。概論性而言，目前汽車發動機的工作溫度都設計在80-110℃之間，這個適當且正常的工作溫度下，發動機的工作效率可以達到原設計的理想百分率。若高于這個溫度，當進入氣缸燃燒室的混合氣吸收過度的熱量，可能會引起自燃、預燃，而引起爆震的發生，使發動機無力、損壞機械元件。反之溫度過低，則混合氣的汽化不良，燃燒效果變差，無法汽化的汽油凝結在氣缸壁的各個角落，形成積炭或是附在油環之中，當壓縮環將油膜刮除時，進入潤滑油系統內，會污染機油，使機油的潤滑性、密封性、附著性、流動能力……等諸多性能受到影響，從這個角度來看，壓縮比與冷卻系統的關系確又是如此重要。
　　壓縮比太高導致自燃
　　有一個常識，同時也是一個觀念，是大家非常清楚且相當熟悉的。汽油是一種極易揮發燃燒的液體，這也是我們要探討的內容。汽油發動機的壓縮比再高也高不過柴油發動機，所以對于汽油發動機而言，10：1以上的壓縮比便屬于高縮比的發動機。這與汽油的燃點較柴油高的原因有關，假若壓縮壓力太高，則燃燒室內的混合氣，會由于分子聚集，其中的汽油分子吸收了足夠的熱量之后，在達到它的燃點時，此時若燃燒室內存有積炭或某個角落恰有熱點出現，吸收足夠熱量的汽油分子便會自行燃燒起來，或在火花塞欲點火之前就自行燃燒了，這樣的結果就往往是我們所講的爆震了。
　　然而，從另一個角度來看，又恨不得在壓縮行程時，汽油分子能大量的吸收熱量，使之汽化得更好，與空氣之間的混合均勻效果會更佳。它在吸收最多的能量后，在一個適當的時刻，火花塞跳火產生火花，則混合氣能在最短的瞬間，將所蓄存的能量釋放出來，推動活塞，產生動力，使發動機具有最大功率的輸出，發揮出全部的能量，即發動機做功。可在這兩難之處，高科技產品又推出增壓發動機，在某一工作范圍時，它是具有低壓縮比的，但當達到某一個設計的工作條件時，該增壓系統會發生作用，使得發動機在轉眼之間又變成一具有高效能，高輸出的高壓縮比的發動機。
　　總結
　　現在的車輛都在標示著它有一個高壓縮比的發動機，同時也明顯的顯示它是一部高性能的車子，能滿足全方位驅動需要，然而這樣的術語先不去探討全方位究竟如何，單就這個常常被人冷落的壓縮比而言，事實上它代表的是一種科技的成熟，是說明著有一連串相關技術的成就或理論的成功，但卻被不少人所不熟知，就更需要我們去深深的開發與研究。
　　壓縮比呢？就理論上而言，是發動機不可缺少的數值，不少維修人員認為只不過是個數值而已，又不具有任何單位，從以上結果可以看出，對發動機的性能是多么緊密相關，對維修人員多么重要。